Eco4x4‑具有集成的切断单元的用于全轮驱动的前车桥传动装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的车桥传动装置以及一种用于运行这种车桥传动装置的方法。

背景技术：

这种车桥传动装置从US4625584中已知。

下面将结合用于全轮驱动轿车的传动系对本发明进行说明，但是这不表示本发明受限于这种应用。

在全轮驱动的车辆中，可在持久驱动所有车轮的车辆和非持久驱动所有车轮的车辆之间进行区分。在非持久全轮驱动的情况下存在切换促动装置及传感装置，该切换促动装置及传感装置根据需求接通或断开有时未驱动的车轮。通过这种选择性地驱动车轮得到以下优点：在这些车轮未被驱动的情况下，在这些车轮的车桥传动装置中不产生与负载有关的损失、减少与负载无关的损失并且由此可实现效率提高以及二氧化碳排放减少。

从现有技术中已知用于全轮驱动车辆的传动系，在这些传动系中，仅有选择的地驱动限定的车轮。US4625584研究了一种用于有时断开及接通全轮驱动车辆的驱动车桥的车桥传动装置。在此，在至少一个从动轴(该从动轴设置在差动传动装置和车辆车轮之间)中转矩流能够借助滑动套筒中断。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种具有传动系效率经改进的车桥传动装置。该任务通过根据权利要求1的主题解决并且通过根据权利要求9的用于运行这种车桥传动装置的方法解决。

在本发明的意义中，“车桥传动装置”可理解为用于在机动车的第一车轮和第二车轮之间、尤其在左车轮和右车轮之间分配驱动功率的传动装置。在此意义中，“车轮”可理解为机动车的、尤其轿车的轮胎组合。“车桥传动装置”尤其可理解为设置用于在至少两个车轮之间实现转速差的车桥差动传动装置。车桥传动装置优选设置在车辆的第一车轮和第二车轮之间、优选设置在右车轮和左车轮之间。驱动功率可尤其借助驱动轴通过驱动齿轮输送给车桥传动装置，所述驱动功率可由该车桥传动装置分配到车轮上。

在本发明的意义中，“驱动齿轮”可理解为用于接纳车桥传动装置的、尤其在车桥传动装置内部的驱动功率的齿轮。驱动齿轮尤其具有外啮合部。优选所述驱动齿轮构成为正齿轮、优选为锥齿轮并且尤其优选为盘形齿轮。所述驱动齿轮可尤其为了接纳驱动功率与驱动小齿轮啮合。优选所述驱动齿轮支承在差动装置外壳上、并且优选能不可相对转动地与该差动装置外壳连接，尤其优选所述驱动齿轮不可相对转动地与差动装置外壳连接。

在本发明的意义中，“差动装置外壳”可理解为这样的装置：该装置设置用于一方面在外侧容纳驱动齿轮并且另一方面在内侧或在凹部中容纳差动传动装置。优选所述差动装置外壳设置用于容纳正齿轮差动装置并且优选用于容纳锥齿轮差动装置。此外，所述差动装置外壳具有至少一个第一差动装置外壳轴承和第二差动装置外壳轴承并且借助其相对于传动装置壳体可转动地、尤其围绕旋转轴线可转动地支承。

优选所述差动装置外壳轴承构成为滑动轴承、优选构成为滚动轴承。第一差动装置外壳轴承和第二差动装置外壳轴承沿轴向方向相互间隔开地设置。在此，该轴向方向沿着旋转轴线延伸，差动装置外壳围绕该旋转轴线在传动装置壳体中可转动地支承。优选所述驱动齿轮在这些差动装置外壳轴承之间设置在差动装置外壳上。此外也优选差动传动装置设置在这些差动装置外壳轴承之间。驱动功率可从驱动齿轮传递到差动装置外壳上，并且驱动功率优选可从该差动装置外壳经由差动传动装置输出到从动轴上。

在本发明的意义中，这种“从动轴”可理解为至少基本旋转对称的构件，该构件设置用于传递功率(转矩、转速)。优选所述从动轴可转动地支承，进一步优选至少两个从动轴相对彼此同轴设置，并且所述从动轴的旋转轴线优选与差动装置外壳的旋转轴线重合。进一步优选“从动轴”可理解为如下装置：驱动功率借助该装置至少部分可从差动传动装置朝机动车可驱动的车轮方向传递。在此，向车轮进行功率传递尤其能通过可切换的转矩传递装置中断。

在本发明的意义中，“可切换的转矩传递装置”可理解为一种用于将功率(转矩、转速)选择性地从输入侧传递到输出侧的装置。优选借助可切换的转矩传递装置能够基于控制命令中断转矩流。优选所述功率通过形锁合连接或者摩擦锁合连接传递。进一步优选转矩传递装置具有优选具有形锁合元件的至少一个滑动套筒或者滑动套。借助可切换的转矩传递装置，尤其能在驱动齿轮和第一从动轴之间中断转矩流。为此，转矩传递装置尤其具有转矩传递区域。

在本发明的意义中，“转矩传递区域”可理解为转矩传递装置的如下区域：该区域通过控制命令能这样被影响，使得驱动功率能从转矩传递装置的输入侧传递到转矩传递装置的输出侧上或者是不能传递。形象地说，在具有多个可摩擦锁合地相互连接的摩擦片的片式离合器中，这些摩擦片(尤其这些摩擦片的摩擦面)构成片式离合器的转矩传递区域，或者在爪式离合器中该离合器的在转矩传递时相互啮合的爪构成所述转矩传递区域。

在本发明的意义中，“在差动装置外壳轴承之间的区域”可理解为沿轴向方向、即沿着旋转轴线的限定的区域。优选该区域从第一差动装置外壳轴承的沿轴向方向最外部的点延伸至第二差动装置外壳轴承的沿轴向方向距离所述最外部的点最远的点、即最外部的点。进一步优选该区域从第一差动装置外壳轴承的滚动体的几何中心或重心延伸至第二差动装置外壳轴承的滚动体的中心或重心。进一步优选该区域从第一差动装置外壳轴承的沿轴向方向最内的点延伸至第二差动装置外壳轴承的与最内部的点最靠近的点、即第二差动装置外壳轴承的最内部的点。

根据本发明，所述转矩传递区域沿轴向方向至少部分地设置在这些差动装置外壳轴承之间。这在本发明的意义中可理解为：至少一部分可从转矩传递装置的输入侧传递到输出侧上的功率可沿轴向方向在这些差动装置外壳轴承之间传递。形象地说这意味着：相对于片式离合器而言，在摩擦片和对应摩擦片之间的至少一个摩擦面沿轴向方向设置在各差动装置外壳轴承之间，其中，另外的摩擦片和对应摩擦片也可设置在差动装置外壳轴承外部。优选至少1％、优选至少20％、优选至少50％、并且尤其优选至少75％或完全尤其优选100％的转矩传递区域设置在各差动装置外壳轴承之间。尤其通过转矩传递区域的这种布置结构，一方面实现转矩流的分离并且另一方面能够实现车桥传动装置的尤其紧凑的结构并且因此可实现经改进的车桥传动装置。

在一种优选的实施方式中，转矩传递区域设置在所述差动装置外壳轴承中的至少一个差动装置外壳轴承沿径向方向内部。优选所述转矩传递区域设置在与转矩传递区域相邻的差动装置外壳轴承的径向内部。在此，应在如下意义中理解“径向内部”：转矩传递区域至少设置在轴承运动轨迹内部或者优选设置在轴承内环内部。尤其通过转矩传递区域的这种构造结构能够实现车桥传动装置的一种另外的紧凑方案并且由此可构成经改进的车桥传动装置。

在一种优选的实施方式中，转矩传递装置具有径向内部的从动部件和径向外部的驱动部件。在此，所述从动部件与驱动部件在转矩传递区域中可接触，并且在所述从动部件和驱动部件之间优选可构成形锁合连接。尤其形锁合的连接对于在低构造空间需求的情况下传递尤其高的转矩是合适的并且由此可构成经改进的车桥传动装置。优选所述驱动部件构成为滑动套筒并且所述从动部件构成为该滑动套筒的对应件并且用于容纳该滑动套筒。进一步优选通过驱动部件和从动部件可构成爪式耦联连接。

在一种优选的实施方式中，所述驱动部件和从动部件为了构造形锁合连接分别具有形锁合元件的第一行和至少一个另外的、尤其多个另外的行。在此，“形锁合元件”尤其可理解为设置用于力传递的齿或爪。进一步优选这种类型的形锁合元件的至少两个依次相继的行通过空隙沿轴向方向相互间隔开。进一步优选所述空隙大于所述形锁合元件的至少一行的轴向延伸距离。

在转矩传递装置的第一运行模式中，驱动部件和从动部件如此相对于彼此定位，使得形锁合元件的至少一行在所述驱动部件和从动部件之间的在所述空隙之一中定位在相应的另一构件(驱动部件、从动部件)。尤其通过形锁合元件的该定位或通过驱动部件和从动部件相对于彼此的定位，在该运行模式中转矩不可从驱动部件传递到从动部件上。尤其由于其中一个构件(驱动部件、从动部件)的形锁合元件定位在相应另一构件(从动部件、驱动部件)的空隙中，所以转矩不可传递。

优选在第二运行模式中，从动部件和驱动部件如此定位，使得从动部件的形锁合元件与驱动部件的形锁合元件可接触并且由此在该运行模式中转矩能够从转矩传递装置的驱动部件传递、优选形锁合传递到从动部件上。

在一种尤其优选的实施方式中，驱动部件沿轴向方向可移动地支承。优选所述驱动部件在第一轴向端部位置和第二轴向端部位置之间能来回运动地支承。优选所述驱动部件沿着旋转轴线的延伸方向可移动地支承。尤其通过该可移动性，转矩传递装置能够以尤其简单的方式在所述第一运行模式和所述第二运行模式之间来回切换，并且由此可实现经改进的车桥传动装置。

在一种优选的实施方式中，转矩传递装置借助执行器可从其第一运行模式转换到其第二运行模式中。优选该执行器具有可转动支承的执行器轴。进一步优选所述执行器轴和转矩传递装置的旋转轴线(该旋转轴线优选与第一从动轴的旋转轴线重合)或所述执行器轴和旋转轴线到一个共同的平面中的投影围成在80至100°之间的角度α、尤其优选执行器轴和旋转轴线或它们到一个共同的平面中的投影相对彼此正交地设置。优选所述执行器具有不可相对转动地与执行器轴连接的偏心装置，进一步优选所述偏心装置设置用于接触和用于使驱动部件从第一端部位置转换到第二端部位置，和/或相反地转换。进一步优选所述驱动部件可朝着所述端部位置中的一个端部位置的方向被弹簧装置加载弹力。所述驱动部件在这些端部位置之间的移动至少部分或者完全通过执行器轴的转动并且由此通过偏心装置的转动实现。

尤其通过执行器轴相对于转矩传递装置的旋转轴线的这种成角度的布置结构可实现车桥传动装置的尤其节省空间的构造并且由此可实现经改进的车桥传动装置。

在一种优选的实施方式中，车桥传动装置具有至少一个另外的可切换的转矩传递装置(第二转矩传递装置)。优选该转矩传递装置设置在驱动齿轮和第二从动轴之间。优选第一转矩传递装置及第二转矩传递装置构成为结构相同的，并且尤其由此可实现这些转矩传递装置的尤其简单的控制。

进一步优选该转矩传递装置也具有转矩传递区域。第二转矩传递装置的转矩传递区域优选沿轴向方向至少部分地设置在所述差动装置外壳轴承之间。尤其通过可切换的第二转矩传递装置可减少或者避免差动传动装置的滚动、尤其差动啮合部的滚动，并且由此可实现车桥传动装置效率的进一步提高。

在一种优选的实施方式中，所述从动轴中的至少一个从动轴相对于差动装置外壳借助从动轴支承件可转动地支承。优选所述从动轴支承件具有至少一个滚动轴承。尤其借助滚动支承件可实现尤其小的损失率。进一步优选所述从动轴支承件具有至少一个滑动轴承。尤其借助滑动支承件可实现尤其简单的支承。优选所述从动轴支承件具有至少一个、优选多个滚动轴承(这些滚动轴承具有优选圆柱形的滚动体)、尤其优选所谓的滚针轴承。尤其通过从动轴借助所谓的滚动轴承的支承能使得车桥传动装置的损失率降低，并且由此可构成经改进的车桥传动装置。

在一种优选的实施方式中，所述驱动部件相对于从动部件借助耦联支承件可转动地支承。优选所述耦联支承件具有至少一个滚动轴承。进一步优选所述耦联支承件具有至少一个滑动轴承。尤其优选所述耦联支承件具有多个滚动轴承、优选至少两个滚动轴承。尤其通过驱动部件相对于从动部件的滚动支承能够实现车桥传动装置的损失率进一步降低，并且由此可构成经改进的车桥传动装置。进一步优选为该支承设有至少一个滚针轴承，尤其针形滚动体可实现尤其小的构造空间需求。

一种用于控制根据本发明的车桥传动装置的方法至少具有如下步骤，所述车桥传动装置尤其设置用于将转矩传递装置从其第一运行状态(在该第一运行状态中不可传递转矩)转换到第二运行状态(在该第二运行状态中可传递转矩)中：

-求得从动部件的转速；

-求得驱动部件的转速；

-从这些转速确定补偿转速；

-对驱动齿轮进行驱动，直至补偿转速达到或低于预先限定的阈值。

尤其当达到或者低于所述阈值时，将转矩传递装置从其第一运行状态转换到其第二运行状态中。

根据本发明的车桥传动装置尤其可如此装入在全轮驱动车辆中，使得在第一行驶状态中不从车辆驱动装置向车桥传动装置输送驱动功率。在该行驶状态中，传动系可尤其有效地运行。因为在该行驶状态中，车桥传动装置中的转矩传递装置处在其第一运行状态、即如下运行状态中：在该运行状态中不可传递转矩。在转矩传递装置的该第一运行状态中，车桥传动装置如此停止运转，使得驱动齿轮保持静止并且尤其在驱动齿轮及其支承件上不产生损失功率。在本发明的一种存在仅一个转矩传递装置的实施方式中，一旦机动车运动，差动传动装置就进入到所述第一行驶状态中。对此的原因尤其在于：所述从动轴中的一个从动轴通过转矩传递装置的第一运行状态可与驱动轮脱耦，并且第二从动轴通过车轮的转动运动被驱动。

如果行驶状况要求接通机动车直至当时未被驱动的车轮，则这可通过将转矩传递装置转换到其第二运行状态中实现。根据本发明的运行方法为此规定，驱动齿轮这样被加速，使得转矩传递装置的静止的驱动部件的转速与转矩传递装置的与该车轮一起旋转的从动部件的转速相互接近。驱动齿轮优选一直被加速直至驱动部件和从动部件的转速的差值达到或者低于预先限定的阈值。

尤其通过对转矩传递装置的从动部件和驱动部件的转速的这种驱同，能使得该转矩传递装置从其第一运行状态尤其简单地转换到其第二运行状态，并且由此可构成经改进的车桥传动装置。

在所述运行方法的一种优选的实施方式中，阈值Δ(驱动部件和从动部件的转速的差值)从如下范围内选择：对于该范围适用Δ＜500转/分、优选＜300转/分、优选＜200转/分、并且尤其优选＜100转/分，并且进一步Δ≥0转/分、优选＞10转/分、优选＞30转/分、并且尤其优选≥50转/分。试验已表明，对于来自根据本发明的值域的阈值来说，可实现转矩传递装置从其第一运行状态到其第二运行状态尤其简单快速的进入或者说转换。

在一种优选的实施方式中，转矩传递装置被非常快速地从其第一运行状态转换到其第二运行状态中。进一步优选所述转矩传递装置的驱动部件从第一轴向端部位置移动到第二轴向端部位置的时间间隔从预先限定的范围中选择。该预先限定的范围t＜1秒、优选＜500毫秒、优选＜300毫秒并且尤其优选＜200毫秒。

在此，用于使转矩传递装置的驱动部件从其第一轴向端部位置运动到其第二轴向端部位置所需的时间间隔应尤其可理解这样的时间间隔：直至该驱动部件至少基本上无负载地并且尤其不碰撞到障碍物上地从其第一轴向端部位置移动到其第二轴向端部位置所经历的时间间隔。所述第一轴向端部位置尤其构成转矩传递装置的如下位置：在该位置中，转矩通过该转矩传递装置不可传递，并且第二轴向端部位置尤其构成转矩传递装置的如下位置：在该位置中可传递转矩。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细阐述。附图如下：

图1示出车桥传动装置的全剖视图，

图2示出根据本发明的运行方法的流程图。

具体实施方式

车桥传动装置1具有驱动齿轮2，该驱动齿轮容纳在车桥传动装置壳体3中并且围绕旋转轴线9可转动地支承。在此，驱动齿轮2不可相对转动地与差动装置外壳4连接。在差动装置外壳4中容纳有差动传动装置6，该差动传动装置6也能够连同差动装置外壳4围绕旋转轴线9转动。到驱动轮(未示出)的功率输出通过两个从动轴7a、7b实现。从动轴7a、7b也围绕旋转轴线9可转动地支承。从动轴7a、7b为了相对于差动装置外壳4轴向支承分别具有一个滚针轴承10、11。

第一从动轴7a具有可切换的转矩传递装置8。该可切换的转矩传递装置8具有转矩传递区域8a。所述转矩传递区域8a设置用于在驱动部件8c和从动部件8d之间传递转矩。为了将转矩从驱动部件8c传递到从动部件8d上，所述驱动部件8c沿轴向方向、即沿旋转轴线9的方向轴向可移动地支承。为了轴向移动，驱动部件8c通过执行器13被加载沿旋转轴线9的方向的力。为了产生该力，执行器13具有偏心装置13c。该偏心装置13c不可相对转动地与执行器13的从动轴13a连接并且由此围绕从动轴13a的旋转轴线13b可转动地支承。驱动部件8c为了传递驱动转矩而具有用于传递转矩的多行8c.1(4行)齿(形锁合元件)。齿8c.1沿周向方向至少基本上对齐地设置(相同的轴向位置)。此外，从动部件8d具有用于传递转矩的齿8d.1的相同数量的行(4行)。

在图1中示出的切换位置中，驱动部件8c处在其第一轴向端部位置中，即齿8c.1和8d.1的不同行如此相对彼此定位，使得这些齿行沿周向方向围绕旋转轴线9相对彼此滑过并且由此转矩不可从驱动部件8c传递到从动部件8d上。

尤其为了改进效率，从动部件8d相对于驱动部件8c通过滚动支承件12可转动地支承。从动部件8d具有相对于轴向传动装置壳体3的附加滚动支承件12a。

区域A示出在用于差动装置外壳4相对于壳体3的在滚动轴承5a、5b之间的轴向间距。区域B表示转矩传递装置8的转矩传递区域8a的轴向延伸距离。在此清楚可见，转矩传递区域8(区域B)至少部分与滚动轴承5a、5b的轴向间距(区域A)重叠，并且由此转矩传递区域8a在沿着旋转轴线9的轴向方向上至少部分设置在各差动装置外壳轴承5a、5b之间。

图2示出用于根据本发明的车桥传动装置的运行方法的流程图。在此，所述运行方法尤其涉及转矩传递装置从其第一运行状态到其第二运行状态的进入、即转换。

正如示出的那样，在第一运行状态中转矩不可从转矩传递装置的驱动侧传递到从动侧，并且在第二运行状态中转矩可传递。

在本方法的范畴中，首先求得转矩传递装置的驱动部件的转速。此外求得从动部件的转速。在此，转速的求得尤其指借助直接或间接的方法测量所述转速。转速的间接测量可理解为：并非直接确定所述构件(驱动部件/从动部件)的转速，而是确定与驱动部件或从动部件以限定的转速比旋转的其它构件的转速。

随后，由驱动部件和从动部件的转速确定补偿转速。所述补偿转速尤其指驱动部件和从动部件相对彼此的转速差(绝对值)。将该补偿转速Δ与预先限定的阈值进行比较。如果补偿转速小于该阈值或者等于该阈值，则向转矩传递装置输出控制命令，使得该转矩传递装置从其第一运行状态转换到其第二运行状态。

试验已表明：在根据本发明的运行方法中，＜500转/分的转速差是尤其有利的。

另外的试验已表明：用于使转矩传递装置转换到其第二运行状态的驱动部件的移动应在小于1秒的时间间隔内完成。尤其在转速差Δ较大并且切换时间长于1秒的情况下，可能出现切换故障，即转矩传递装置在转速差Δ过大和/或切换过慢的情况下不能从其第一运行状态转换到其第二运行状态，这种过程尤其会导致舒适度变差。